intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình HỆ THỐNG VIỄN THÔNG - Chương 8

Chia sẻ: Gray Swan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

Thêm vào BST
Báo xấu
155
lượt xem 27
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

MẠNG MÁY TÍNH 8.1. Giới thiệu về mạng máy tính 8.1 .1. Nhu cầu của việc kết nối mạng máy tính Có rất nhiều công việc về bản chất là phân tán cần xử với phương tiện từ xa. Chia sẻ các tài nguyên trên mạng cho nhiều người sử dụng tại một thời điểm (ổ cứng, máy in, . . .) Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính. Các ứng dụng phần mềm đòi hỏi tại một thời điểm cần có nhiều người sử dụng, truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình HỆ THỐNG VIỄN THÔNG - Chương 8

  1. Chương 8: Mạng máy tính Chương 8 MẠNG MÁY TÍNH 8.1. Giới thiệu về mạng máy tính 8.1 .1. Nhu cầu của việc kết nối mạng máy tính Có rất nhiều công việc về bản chất là phân tán cần xử với phương tiện từ xa. Chia sẻ các tài nguyên trên mạng cho nhiều người sử dụng tại một thời điểm (ổ cứng, máy in, . . .) Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính. Các ứng dụng phần mềm đòi hỏi tại một thời điểm cần có nhiều người sử dụng, truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu. 8.1 .2. Định nghĩa mạng máy tính Mạng máy tính là tập hợp các máy tính độc lập được kết nối với nhau thông qua các đường truyền vật lý và tuân theo các quy ước truyền thông nào đó. • Khái niệm máy tính độc lập được hiểu là các máy tính không có máy nào có khả năng khởi động hoặc đình chỉ một máy khác. • Các đường truyền vật lý được hiểu là các môi trường truyền tín hiệu vật lý (có thể là hữu tuyến hoặc vô tuyến). • Các quy ước truyền thông chính là cơ sở để các máy tính có thể "nói chuyện" được với nhau và là một yếu tố quan trọng hàng đầu khi nói về công nghệ mạng máy tính. 8.1 .3. Đặc trưng kỹ thuật của mạng máy tính a. Đường truyền Là phương tiện dùng để truyền các tín hiệu giữa các máy tính. Các tín hiệu, dữ liệu được biểu thị dưới dạng các xung nhị phân, tuỳ theo tần số mà ta có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau Đặc trưng cơ bản của đường truyền là băng thông nó biểu thị khả năng truyền tải tín hiệu của đường truyền. Thông thường người ta hay phân loại đường truyền theo hai loại: - Đường truyền hữu tuyến (các máy tính được nối với nhau bằng các dây cáp mạng). - Đường truyền vô tuyến: các máy tính truyền tín hiệu với nhau thông qua các sóng vô tuyền với các thiết bị điều chế/giải điều chế ở các đầu mút. b. Kiến trúc mạng 179
  2. Chương 8: Mạng máy tính Kiến trúc mạng máy tính (network architecture) thể hiện cách nối các máy tính với nhau và tập hợp các quy tắc, quy ước mà tất cả các đối tượng tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt. Khi nói đến kiến trúc của mạng người ta muốn nói tới hai vấn đề là mô hình mạng (Network topology) và giao thức mạng (Network protocol) • Network Topology: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi là tô pô của mạng. Các mô hình mạng cơ bản đó là: hình sao, hình bus, hình vòng • Network Protocol: Tập hợp các quy ước truyền thông giữa các đối tượng truyền thông mà ta gọi là giao thức (hay nghi thức) của mạng 8.1 .4. Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý • Mạng cục bộ ( LAN - Local Area Network ) : là mạng được cài đặt trong phạm vi tương đối nhỏ hẹp như trong một toà nhà, một xí nghiệp...với khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính trên mạng trong vòng vài km trở lại. • Mạng đô thị ( MAN - Metropolitan Area Network ) : là mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị, một trung tâm văn hoá xã hội, có bán kính tối đa khoảng 100 km trở lại. • Mạng diện rộng ( WAN - Wide Area Network ) : là mạng có diện tích bao phủ rộng lớn, phạm vi của mạng có thể vượt biên giới quốc gia thậm chí cả lục địa. • Mạng toàn cầu ( GAN - Global Area Network ) : là mạng có phạm vi trải rộng toàn cầu. Hình 8.1. Mạng LAN 8.2. các mô hình mạng máy tính (Network Topology) 8.2.1 khái niệm Network Topology là sơ đồ dùng biểu diễn các kiểu sắp xếp, bố trí vật lý của máy tính, dây cáp và những thành phần khác trên mạng theo phương diện vật lý. Có 2 kiểu cấu trúc mạng chính là : 180
  3. Chương 8: Mạng máy tính • Kiến trúc vật lý ( Physical Topology ) : mô tả cách bố trí đường truyền thực sự của mạng. • Kiến trúc logic ( Logical Topology ) : mô tả con đường mà dữ liệu thật sự di chuyển qua các nút mạng. Có 2 kiểu nối mạng chủ yếu đó là : + Nối kiểu điểm - điểm ( point to point ) + Nối kiểu điểm - nhiều điểm ( point to multipoint hay broadcast ) Topo của mạng cục bộ LAN : là cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học. Topo của mạng rộng WAN : là sự liên kết giữa các mạng cục bộ thông qua các bộ dẫn đường ( router). Đối với mạng rộng topo của mạng là tình trạng hình học của các bộ dẫn đường và các kênh viễn thông. 8.2.1. Các kiểu kiến trúc mạng chính a. Mạng Bus Hình 8.2. Mạng BUS Kiến trúc bus là 1 kiến trúc cho phép nối mạng các máy tính đơn giản và phổ biến nhất. Nó dùng một đoạn cáp nối tất cả máy tính và các thiết bị trong mạng thành 1 hàng. Khi một máy tính trên mạng gửi dữ liệu dưới dạng tín hiệu điện thì tín hiệu này sẽ được lan truyền trên đoạn cáp tới các máy tính còn lại. Tuy nhiên, dữ liệu này chỉ được máy tính có địa chỉ so khớp với địa chỉ mã hoá trong dữ liệu chấp nhận. Mỗi lần chỉ có 1 máy có thể gửi dữ liệu lên mạng. Vì vậy số lượng máy tính trên bus càng tăng thì hiệu suất thi hành mạng càng chậm. Hiện tượng dội tín hiệu : là hiện tượng khi dữ liệu được gửi lên mạng, dữ liệu sẽ đi từ đầu cáp này đến đầu cáp kia. Nếu tín hiệu tiếp tục không ngừng, nó có thể sẽ dội tới lui trong dây cáp và ngăn không cho máy tính khác gửi dữ liệu. Để giải quyết tình trạng này người ta dùng terminator ( thiết bị đầu cuối ) đặt ở mỗi đầu cáp để hấp thu tín hiệu điện . Ưu điểm : kiến trúc này dung ít cáp, dễ lắp đặt, giá thành rẻ. Khi mở rộng mạng tương đối đơn giản, nếu khoảng cách xa thì có thể dùng repeater để khuếch đại tín hiệu. 181
  4. Chương 8: Mạng máy tính Khuyết điểm : khi đoạn cáp đứt đôi hoặc các đầu nối bị hở ra thì sẽ có hai đầu cáp không nối với terminator nên tín hiệu sẽ dội ngược và làm cho toàn bộ hệ thống mạng ngưng hoạt động. Những lỗi như thế rất khó phát hiện ra hỏng chỗ nào nên công tác quản trị rất khó khi mạng lớn (nhiều máy và kích thước lớn). b. Mạng Star Hình 8.3. Mạng kết nối hình sao Trong kiến trúc này các máy tính được nối vào 1 thiết bị đầu nối trung tâm (Hub hoặc Switch). Tín hiệu này được truyền từ máy tính gửi dữ liệu qua hub, tín hiệu được khuếch đại và truyền đến tất cả các máy tính khác trên mạng. Ưu điểm : kiến trúc Star cung cấp tài nguyên và chế độ quản lý tập trung. Khi 1 đoạn cáp bị hỏng thì chỉ ảnh hưởng đến máy dùng đoạn cáp đó,mạng vẫn hoạt động bình thường. Kiến trúc này cho phép chúng ta có thể mở rộng hoặc thu hẹp mạng 1 cách dễ dàng. Khuyết điểm : do mỗi máy tính đều phải nối vào 1 trung tâm điểm nên kiến trúc này đòi hỏi nhiều cáp và phải tính toán vị trí đặt thiết bị trung tâm. Khi thiết bị trung tâm bị hỏng thì toàn bộ hệ thống mạng cũng ngừng hoạt động. c. Mạng vòng ( Ring ) Trong mạng Ring các máy tính và thiết bị nối với nhau thành 1 vòng khép kín, không có đầu nào bị hở. Tín hiệu được truyền đi theo 1 chiều và qua nhiều máy tính. Kiến trúc này dùng phương pháp chuyển thẻ bài ( token passing) để chuyển dữ liệu quanh mạng. Phương pháp chuyển thẻ bài là phương pháp dung thẻ bài chuyển từ máy tính này sang máy tính khác cho đến khi tới máy tính muốn gửi dữ liệu. Máy này sẽ huỷ thẻ bài và bắt đầu gửi dữ liệu quanh mạng. Dữ liệu chuyển qua từng máy tính cho đến khi tìm được máy tính có địa chỉ IP thích hợp khớp với địa chỉ trên dữ liệu. Máy tính đầu nhận sẽ gửi 1 thông điệp đến máy tính đầu gửi cho biết dữ liệu đã nhận. Sau khi xác nhận, máy tính đầu gửi sẽ tạo thẻ bài mới và thả lên mạng. 182
  5. Chương 8: Mạng máy tính Hình 8.4. Mạng kết nối vòng Ring 4. Các kiến trúc mạng kết hợp hình cây ( Tree) Mạng Star – Bus Mạng Star – Bus là mạng kết hợp giữa mạng Star và mạng Bus. Trong kiến trúc này, một vài mạng có kiến trúc hình Star được nối với trục cáp chính ( Bus). Nếu một máy tính nào đó bị hỏng thì nó không ảnh hưởng đến phần còn lại của mạng. Nếu 1 Hub bị hỏng thì toàn bộ các máy tính trên Hub đó sẽ không thể giao tiếp được. Mạng Star – Ring Mạng Star – Ring tương tự như mạng Star – Bus. Các Hub trong kiến trúc Star Bus đều được nối với nhau bằng trục cáp thẳng ( Bus) trong khi Hub trong cấu hình Star – Ring được nối theo dạng hình Star với 1 Hub chính 183
  6. Chương 8: Mạng máy tính Hình 8.5. Mạng Star – Bus Hình 8.6. Mạng Star – Ring 8.3. Protocol chuyển mạch trong mạng Khái niệm giao thức (protocol) là tập hợp tất cả các qui tắc cần thiết (các thủ tục, các khuôn dạng dữ liệu, các cơ chế phụ trợ...) cho phép các thao tác trao đổi thông tin trên mạng được thực hiện một cách chính xác và an toàn. • Protocol CSMA/CD • Protocol token • Protocol giữ trước • Protocol khe • Protocol TC/IP Phương pháp truy cập đường truyền vật lý Trong mạng cục bộ LAN, tất cả các trạm kết nối trực tiếp vào đường truyền chung. Vì vậy tín hiệu từ một trạm đưa lên đường truyền sẽ được các trạm khác “nghe thấy”. Một vấn đề khác là, nếu nhiều trạm cùng gửi tín hiệu lên đường truyền đồng thời thì tín hiệu sẽ chồng lên nhau và bị hỏng. Vì vậy cần phải có chia sẻ đường truyền để việc truyền thông được đúng đắn. 184
  7. Chương 8: Mạng máy tính Để truyền được dữ liệu trên mạng người ta phải có các thủ tục nhằm hướng dẫn các máy tính của mạng làm thế nào và lúc nào có thể thâm nhập vào đường dây cáp để gửi các gói dữ kiện. Ví dụ như đối với các dạng bus và ring thì chỉ có một đường truyền duy nhất nối các trạm với nhau, cho nên cần phải có các quy tắc chung, một phương pháp tổ chức cho tất cả các trạm nối vào mạng để đảm bảo rằng đường truyền được truy nhập và sử dụng một cách hợp lý. Có nhiều giao thức khác nhau để truy nhập đường truyền vật lý nhưng phân thành hai loại: • Truy nhập đường truyền một cách ngẫu nhiên, theo yêu cầu. Đương nhiên phải có tính đến việc sử dụng luân phiên và nếu trong trường hợp do có nhiều trạm cùng truyền tin dẫn đến tín hiệu bị trùm lên nhau thì phải truyền lại. • Có cơ chế trọng tài để cấp quyền truy nhập đường truyền sao cho không xảy ra xung đột 8.3.1. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). • Giao thức đa truy nhập cảm nhận sóng mang có phát hiện xung đột CSMA/CD cho phép nhiều trạm thâm nhập cùng một lúc vào mạng, giao thức này thường dùng trong sơ đồ mạnh dạn đường thẳng. Mọi trạm đều có thể được truy nhập vào đường dây chung một cách ngẫu nhiên và do vậy có thể dẫn đến xung đột (hai hoặc nhiều trạm đồng thời cùng truyền dữ liệu). • Mỗi trạm có thiết bị nghe tín hiệu trên đường truyền (tức là cảm nhận sóng mang). Trước khi truyền cần phải biết đường truyền có rỗi không. Nếu nó xác định đang có trạm truyền dữ liệu trên sợi cáp thì nó sẽ đợi, khi đường truyền rỗi thì mới được truyền. Phương pháp này gọi là LBT (Listening before talking). Hình 8.7. CSMA/CD • Khi một trạm truyền dữ liệu, nó vẫn tiếp tục "nghe" đường truyền . Nếu phát hiện xung đột (collision) thì nó ngừng ngay việc truyền, nhờ đó mà tiết kiệm được thời gian, nhưng nó vẫn tiếp tục gửi tín hiệu để thông báo đang có xung đột trên mạng thêm 185
  8. Chương 8: Mạng máy tính một thời gian nữa, để đảm bảo rằng tất cả các trạm trên mạng đều "nghe" được sự kiện này. Như vậy phải tiếp tục nghe đường truyền trong khi truyền để phát hiện đụng độ (Listening While Talking). • Để thực hiện việc nhận dữ liệu thì tất cả các trạm đều xem xét địa chỉ đích của các khung dữ liệu trên mạng, nếu đó là địa chỉ của nó thì nó sẽ xử lý khung dữ liệu còn ngược lại thì nó sẽ bỏ qua. Hình 8.8. việc nhận dữ liệu • Phát hiện xung đột: khi hai trạm cùng phát hiện thấy đường truyền rỗi và cùng truyền dữ liệu một lúc thì khi đó xảy ra sự xung đột dữ liệu. để hạn chế hiện tượng này mỗi trạm sẽ định ra một khoảng thời gian ngẫu nhiên để kiểm tra đường truyền. nếu đường truyền rỗi thì nó sẽ thực hiện việc truyền dữ liệu. Hình 8.9. Phát hiện xung đột 186
  9. Chương 8: Mạng máy tính • Giao thức CSMA/CD được sử dụng rất phổ biến trong các mạng cục bộ LAN, do ưu điểm đơn giản , mềm dẻo. Nó thích hợp cho lưu lượng thông tin trên mạng thấp và có tính đột biến. 8.3.2. Giao thức thẻ bài (Token). a. Giao thức Token Bus ( Theo mô hình vật lý Bus) Hình 8.10. Token Bus Đây là giao thức truy nhập có điều khiển trong để cấp phát quyền truy nhập đường truyền cho các trạm đang có nhu cầu truyền dữ liệu, một thẻ bài được lưu chuyển trên một vòng logic thiết lập bởi các trạm đó. Khi một trạm có thẻ bài thì nó có quyền sử dụng đường truyền trong một thời gian xác định trước. Trong khoảng thời gian đó nó có thể truyền một hay nhiều đơn vị dữ liệu. Khi đã hết dữ liệu hoặc hết thời đoạn cho phép, trạm chuyển thẻ bài đến trạm tiếp theo trong vòng logic. Như vậy trong mạng phải thiết lập được vòng logic (hay còn gọi là vòng ảo) bao gồm các trạm đang hoạt động nối trong mạng được xác định vị trí theo một chuỗi thứ tự mà trạm cuối cùng của chuỗi sẽ tiếp liền sau bởi trạm đầu tiên. Mỗi trạm được biết địa chỉ của các trạm kề trước và sau nó trong đó thứ tự của các trạm trên vòng logic có thể độc lập với thứ tự vật lý. Các trạm không hoặc chưa có nhu cầu truyền dữ liệu không được vào trong vòng logic. Cùng với việc thiết lập vòng thì giao thức phải luôn luôn theo dõi sự thay đổi theo trạng thái thực tế của mạng. Để duy trì nó theo trạng thái thực tế của mạng, phải thực hiện các chức năng sau: a. Bổ sung một trạm vào vòng logic: các trạm nằm ngoài vòng logic cần được xem xét một cách định kỳ để nếu có nhu cầu truyền dữ liệu thì được bổ sung vào vòng logic. b. Loại bỏ một vòng khỏi vòng logic: khi một trạm không có nhu cầu truyền dữ liệu thì cần loại bỏ nó ra khỏi vòng logic để tối ưu hoá việc truyền dữ liệu bằng thẻ bài. c. Quản lý lỗi: một số lỗi có thể xẩy ra như trùng hợp địa chỉ, hoặc đứt vòng logic. d. Khởi taọ vòng logic : khi khởi tạo mạng hoặc khi đứt vòng logic cần phải khởi tạo lại vòng logic. 187
  10. Chương 8: Mạng máy tính b. Giao thức Token Ring ( Theo mô hình vật lý Ring) Hình 8.11. Token Ring Đây là giao thức truy nhập có điều khiển, chủ yếu dùng kỹ thuật chuyển thẻ bài (token) để cấp phát quyền truy nhập đường truyền, tức là quyền được truyền dữ liệu đi. Nhưng ở đây thẻ bài lưu chuyển theo theo vòng vật lý chứ không theo vòng logic như đối với phương pháp token bus. Thẻ bài ở đây là một đơn vị dữ liệu đặc biệt trong đó có một bit biểu diễn trạng thái sử dụng của nó (bận hoặc rỗi), có kích thước và nội dung (gồm các thông tin điều khiển) được quy định riêng cho mỗi giao thức. Một trạm muốn truyền dữ liệu, thì phải đợi đến khi nhận được một thẻ bài rảnh. Khi đó trạm sẽ đổi bit trạng thái của thẻ bài thành bận, gói dữ liệu có kèm theo địa chỉ nơi nhận vào thẻ bài và truyền đi theo chiều của vòng. Nếu không còn thẻ bài "rỗi " nữa thì các trạm muốn truyền dữ liệu phải đợi. Dữ liệu tới trạm đích được sao chép lại, sau đó cùng với thẻ bài trở về trạm nguồn. Trạm nguồn sẽ xoá bỏ dữ liệu, đổi bit trạng thái thành "rỗi" và cho lưu chuyển thẻ trên vòng để các trạm khác có nhu cầu truyền dữ liệu được phép truyền . Vì thẻ bài chạy vòng quanh trong mạng kín và chỉ có một thẻ nên việc đụng độ dữ liệu không thể xảy ra, do vậy hiệu suất truyền dữ liệu của mạng không thay đổi. Sự quay trở lại trạm nguồn của dữ liệu và thẻ bài nhằm tạo khả năng báo nhận tự nhiên : trạm đích có thể gửi vào đơn vị dữ liệu (phần header) các thông tin về kết quả tiếp nhận dữ liệu của mình. Chẳng hạn các thông tin đó có thể là: trạm đích không tồn tại hoặc không hoạt động, trạm đích tồn tại nhưng dữ liệu không được sao chép, dữ liệu đã được tiếp nhận, có lỗi... Trong các giao thức này cần giải quyết hai vấn đề có thể dẫn đến phá vỡ hệ thống. Một là việc mất thẻ bài, làm cho trên vòng không còn thẻ bài lưu chuyển nữa. Hai là một thẻ bài bận lưu chuyển không dừng trên vòng. Đối với vấn đề mất thẻ bài có thể quy định trước một trạm điều khiển chủ động. Trạm này sẽ theo dõi, phát hiện tình trạng mất thẻ bài bằng cách dùng cơ chế ngưỡng thời gian (time - out) và phục hồi bằng cách phát đi một thẻ bài "rỗi" mới. 188
  11. Chương 8: Mạng máy tính Đối với vấn đề thẻ bài bận lưu chuyển không dừng, trạm điều khiển sử dụng một bit trên thẻ bài để đánh dấu khi gặp một thẻ bài "bận" đi qua nó. Nếu nó gặp lại thẻ bài bận với bit đã đánh dấu đó có nghĩa là trạm nguồn đã không nhận lại được đơn vị dữ liệu của mình do đó thẻ bài "bận" cứ quay vòng mãi. Lúc đó trạm điều khiển sẽ chủ động đổi bit trạng thái "bận" thành "rỗi" và cho thẻ bài chuyển tiếp trên vòng. Trong phương pháp này các trạm còn lại trên mạng sẽ đóng vai trò bị động, chúng theo dõi phát hiện tình trạng sự cố trên trạm chủ động và thay thế trạm chủ động nếu cần. Hình 8.12. Truyền dữ liệu từ B đến D và từ C đến D So sánh CSMA/CD với các phương pháp dùng thẻ bài Độ phức tạp của phương pháp dùng thẻ bài lớn hơn nhiều so với phương pháp truy nhập ngẫu nhiên CSMA/CD, xử lý đơn giản hơn.Trong điều kiện tải nhẹ phương pháp thẻ bài không cao do một trạm có thể đợi khá lâu mới đến lượt (có thẻ bài). Ngược lại,: trong điều kiện tải nặng, phương pháp dùng thẻ bài hiệu quả hơn so với CSMA/CD. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp dùng thẻ bài là khả năng điều hoà lưu thông trong mạng bằng cách cho phép các trạm truyền số lượng đơn vị dữ liệu khác nhau khi nhận được thẻ bài hoặc bằng cách lập chế độ ưu tiên cấp phát cho các trạm cho trước c. Giao thức giữ trước (Reservation protocol - RSVP) • Trạm nguồn muốn phát dữ liệu lên mạng , phải gởi yêu cầu đến bộ điều khiển trung tâm ( Bộ chuyển mạch ) , để đặt chỗ trước. • Sự giữ trước lả đã xác định rõ vị trí của trạm phát, khe thời gian, hay tần số sóng mang • Phương pháp nầy ít sử dụng trên các LAN 189
  12. Chương 8: Mạng máy tính Hình 8.13. Giao thức giữ trước (Reservation protocol – RSVP) d. Giao thức vòng khe (slotted ring protocol) Hình 8.14. Giao thức vòng khe (slotted ring protocol). Trong vòng có hữu hạn các khe thời gian, có chiều dài cố định , được xoay vòng liên tục Ở mỗi đầu khe (leader) có 1 bit báo bận (Busy) hay sẵn sàng (Available) để báo trạng thái khe, thường ở vị trí đầu khe Trạm muốn phát dữ liệu , phải chờ khe A (Available) đến . Nó sẽ đổi leader của khe sang trạng thái busy và đưa gói dữ liệu vào khe Tất cả trạm thu sẽ kiểm tra địa chỉ đích của các khe busy, nếu đúng địa chỉ thì sẽ chép dữ liệu lại. Các khe busy sẽ di chuyển đúng 1 vòng để trả lại trạng thái available 190
  13. Chương 8: Mạng máy tính Mỗi trạm phát được phép dùng đúng 1 khe để truyền tin trong 1 chu kỳ Tổng số thời gian trễ (delay) trong 1 vòng bằng thời gian trễ qua tất cả các trạm cộng với thời gian truyền lan trong 1 vòng. Chiều dài 1 khe chính là thời gian truyền 1 khe. Số khe cực đại bằng Tổng số thời gian trễ (delay) trong 1 vòng chia cho chiều dài 1 khe e. Giao thức TCP/IP và mạng INTERNET Giao thức TCP/IP được phát triển từ mạng ARPANET và Internet và được dùng như giao thức mạng và vận chuyển trên mạng Internet. TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức thuộc tầng vận chuyển IP (Internet Protocol) là giao thức thuộc tầng mạng của mô hình OSI. Open Systems Interconnection. A set of standard protocol grouped into seven layers: the physical, data link, network, transport, session, presentation, and application layers. A set of networking standards endorsed by the ISO. ISO International Standards Organization, the ISO network model specifies seven layers of communications protocol ) Họ giao thức TCP/IP hiện nay là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất để liên kết các máy tính và các mạng. Hiện nay các máy tính của hầu hết các mạng có thể sử dụng giao thức TCP/IP để liên kết với nhau thông qua nhiều hệ thống mạng với kỹ thuật khác nhau. Giao thức TCP/IP thực chất là một họ giao thức cho phép các hệ thống mạng cùng làm việc với nhau thông qua việc cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng. Giao thức TCP/IP trở thành giao thức mạng phổ biến nhất nhờ sự phát triển không ngừng của mạng Internet. Các mạng máy tính của các công ty hầu hết đều sử dụng TCP/IP làm giao thức mạng nhờ tính dễ mở rộng và qui hoạch của nó. Đồng thời, do sự phát triển của mạng Internet nên nhu cầu kết nối ra Internet và sử dụng TCP/IP đã trở nên thiết yếu cho mọi đối tượng. Sự ra đời của họ giao thức TCP/IP gắn liền với sự ra đời của Internet mà tiền thân là mạng ARPAnet (Advanced Research Projects Agency) do Bộ Quốc phòng Mỹ tạo ra. Phạm vi phục vụ của Internet không còn dành cho quân sự như ARPAnet nữa mà nó đã mở rộng lĩnh vực cho mọi loại đối tượng sử dụng, trong đó tỷ lệ quan trọng nhất vẫn thuộc về giới nghiên cứu khoa học và giáo dục. Hình 8.15. mạng INTERNET 191
  14. Chương 8: Mạng máy tính Có rất nhiều họ giao thức đang được thực hiện trên mạng thông tin máy tính hiện nay như IEEE 802.X dùng trong mạng cục bộ, CCITT X25 dùng cho mạng diện rộng. Đặc biệt là họ giao thức chuẩn của ISO (tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế) dựa trên mô hình tham chiếu bảy tầng cho việc nối kết các hệ thống mở. Các giao thức hỗ trợ ứng dụng phổ biến như truy nhập từ xa (telnet), chuyển file (FTP), dịch vụ World Wide Web (HTTP), thư điện tử (SMTP), dịch vụ tên miền (DNS). Hình 8.16. Giao thức TCP/IP trên mô hình OSI Trong cấu trúc bốn lớp của TCP/IP, khi dữ liệu truyền từ lớp ứng dụng cho đến lớp vật lý, mỗi lớp đều cộng thêm vào phần điều khiển của mình để đảm bảo cho việc truyền dữ liệu được chính xác. Mỗi thông tin điều khiển này được gọi là một header và được đặt ở trước phần dữ liệu được truyền. Mỗi lớp xem tất cả các thông tin mà nó nhận được từ lớp trên là dữ liệu, và đặt phần thông tin điều khiển header của nó vào trước phần thông tin này. Việc cộng thêm vào các header ở mỗi lớp trong quá trình truyền tin được gọi là encapsulation. Quá trình nhận dữ liệu diễn ra theo chiều ngược lại: mỗi lớp sẽ tách ra phần header trước khi truyền dữ liệu lên lớp trên. Mỗi lớp có một cấu trúc dữ liệu riêng, độc lập với cấu trúc dữ liệu được dùng ở lớp trên hay lớp dưới của nó. Sau đây là giải thích một số khái niệm thường gặp. Stream là dòng số liệu được truyền trên cơ sở đơn vị số liệu là Byte. Số liệu được trao đổi giữa các ứng dụng dùng TCP được gọi là stream, trong khi dùng UDP, chúng được gọi là message. Mỗi gói số liệu TCP được gọi là segment còn UDP định nghĩa cấu trúc dữ liệu của nó là packet. 192
  15. Chương 8: Mạng máy tính Lớp Internet xem tất cả các dữ liệu như là các khối và gọi là datagram. Bộ giao thức TCP/IP có thể dùng nhiều kiểu khác nhau của lớp mạng dưới cùng, mỗi loại có thể có một thuật ngữ khác nhau để truyền dữ liệu. Phần lớn các mạng kết cấu phần dữ liệu truyền đi dưới dạng các packets hay là các frames. Hình 8.17. Cấu trúc dữ liệu tại các lớp của TCP/IP Chức năng chính của IP - Giao thức liên mạng IP(v4) Mục đích chính của IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu. IP cung cấp các chức năng chính sau: • Định nghĩa cấu trúc các gói dữ liệu là đơn vị cơ sở cho việc truyền dữ liệu trên Internet. • Định nghĩa phương thức đánh địa chỉ IP. • Truyền dữ liệu giữa tầng vận chuyển và tầng mạng . • Định tuyến để chuyển các gói dữ liệu trong mạng. • Thực hiện việc phân mảnh và hợp nhất (fragmentation -reassembly) các gói dữ liệu và nhúng / tách chúng trong các gói dữ liệu ở tầng liên kết. a/ Địa chỉ IP Nhiệm vụ chính của giao thức IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên kết mạng để truyền dữ liệu, vai trò của IP là vai trò của giao thức tầng mạng trong mô hình OSI. Giao thức IP là một giao thức kiểu không liên kết (connectionless) có nghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu. Sơ đồ địa chỉ hoá để định danh các trạm (host) trong liên mạng được gọi là địa chỉ IP 32 bits (32 bit IP address). Mỗi giao diện trong 1 máy có hỗ trợ giao thức IP đều phải được gán 1 địa chỉ IP (một máy tính có thể gắn với nhiều mạng do vậy có thể có nhiều địa chỉ IP). Địa chỉ IP gồm 2 phần: địa chỉ mạng (netid) và địa chỉ máy (hostid). Mỗi địa chỉ IP có độ dài 32 bits được tách thành 4 vùng (mỗi vùng 1 byte), có thể biểu thị dưới dạng thập phân, bát phân, thập lục phân hay nhị phân. Cách viết phổ biến nhất là dùng ký pháp thập phân có dấu chấm (dotted decimal notation) để tách các vùng. Mục đích của địa chỉ IP là để định danh duy nhất cho một máy tính bất kỳ trên liên mạng. Ví dụ 128.4.70.9 là một địa chỉ IP 193
  16. Chương 8: Mạng máy tính • Do tổ chức và độ lớn của các mạng con của liên mạng có thể khác nhau, người ta chia các địa chỉ IP thành 5 lớp ký hiệu A,B,C, D, E • Các bit đầu tiên của byte đầu tiên được dùng để định danh lớp địa chỉ (0-lớp A; 10 lớp B; 110 lớp C; 1110 lớp D; 11110 lớp E). Hình 8.18. Cấu trúc các lớp A, B, C, D, E Ở đây ta xét cấu trúc của các lớp địa chỉ có thể gán được là lớp A, lớp B, lớp C Cấu trúc của các địa chỉ IP như sau: • Mạng lớp A: địa chỉ mạng (netid) là 1 Byte và địa chỉ host (hostid) là 3 byte. • Mạng lớp B: địa chỉ mạng (netid) là 2 Byte và địa chỉ host (hostid) là 2 byte. • Mạng lớp C: địa chỉ mạng (netid) là 3 Byte và địa chỉ host (hostid) là 1 byte. • Lớp A cho phép định danh tới 126 mạng (sử dụng byte đầu tiên), với tối đa 16 triệu host (3 byte còn lại, 24 bits) cho mỗi mạng. • Lớp B định danh tới 16384 mạng, với tối đa 65535 host trên mỗi mạng. • Lớp C định danh tới 2.097.150 mạng và tối đa 254 host cho mỗi mạng. • Lớp D dùng để gửi IP datagram tới một nhóm các host trên một mạng. Tất cả các số lớn hơn 223 trong trường đầu là thuộc lớp D. • Lớp E dự phòng để dùng trong tương lai. Hình 8.19. Các lớp địa chỉ Internet 194
  17. Chương 8: Mạng máy tính Ví dụ: • 192.1.1.1 địa chỉ lớp C có địa chỉ mạng 192.1.1.0, địa chỉ host là 1 • 200.6.5.4 địa chỉ lớp C có địa chỉ mạng 200.6.5.0, địa chỉ mạng là 4 • 150.150.5.6 địa chỉ lớp B có địa chỉ mạng 150.150.0.0, đchost là 5.6 • 9.6.7.8 địa chỉ lớp A có địa chỉ mạng 9.0.0.0, địa chỉ host là 6.7.8 • 128.1.0.1 địa chỉ lớp B có địa chỉ mạng 128.1.0.0, địa chỉ host là 0.1 Subneting Trong nhiều trường hợp, một mạng có thể được chia thành nhiều mạng con (subnet), lúc đó có thể đưa thêm các vùng subnetid để định danh các mạng con. Vùng subnetid được lấy từ vùng hostid, cụ thể đối với 3 lớp A, B, C như sau: Hình 8.20. Cấu trúc các lớp A, B, C Ví dụ • 17.1.1.1 địa chỉ lớp A có địa chỉ mạng 17, địa chỉ subnet 1, địa chỉ host 1.1 • 129.1.1.1 địa chỉ lớp B có địa chỉ mạng 129.1, địa chỉ subnet 1, địa chỉ host 1. 195
  18. Chương 8: Mạng máy tính Hình 8.21. Cấu hình Subnet Cấu trúc gói dữ liệu IP • IP là giao thức kiểu “không liên kết” (connectionless). Cho phép cặp trạm truyền nhận không cần phải thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu và do đó không cần phải giải phóng liên kết khi không còn nhu cầu truyền dữ liệu nữa. Cho phép thiết kế và thực hiện giao thức trao đổi dữ liệu đơn giản (không có cơ chế phát hiện và khắc phục lỗi truyền). Vì vậy độ tin cậy trao đổi dữ liệu của loại giao thức này không cao. • Các gói dữ liệu IP được định nghĩa là các datagram. Mỗi datagram có phần tiêu đề (header) chứa các thông tin cần thiết để chuyển dữ liệu (ví dụ địa chỉ IP của trạm đích). • Nếu địa chỉ IP đích là địa chỉ của một trạm nằm trên cùng một mạng IP với trạm nguồn thì các gói dữ liệu sẽ được chuyển thẳng tới đích.Nếu địa chỉ IP đích không nằm trên cùng một mạng IP với máy nguồn thì các gói dữ liệu sẽ được gửi đến một máy trung chuyển, IP gateway để chuyển tiếp. Hình 8.22. Cấu trúc gói dữ liệu IP Ý nghĩa của thông số như sau VER (4 bits): chỉ version hiện hành của giao thức IP hiện được cài đặt, Việc có chỉ số version cho phép có các trao đổi giữa các hệ thống sử dụng version cũ và hệ thống sử dụng version mới. IHL (4 bits): chỉ độ dài phần đầu (Internet header Length) của gói tin datagram, tính theo đơn vị từ ( 32 bits). Trường này bắt buột phải có vì phần đầu IP có thể có độ 196
  19. Chương 8: Mạng máy tính dài thay đổi tuỳ ý. Độ dài tối thiểu là 5 từ (20 bytes), độ dài tối đa là 15 từ hay là 60 bytes. Type of service (8 bits): đặc tả các tham số về dịch vụ nhằm thông báo cho mạng biết dịch vụ nào mà gói tin muốn được sử dụng, chẳng hạn ưu tiên, thời hạn chậm trễ, năng suất truyền và độ tin cậy. Hình sau cho biết ý nghĩ của trường 8 bits này. Precedence (3 bit): chỉ thị về quyền ưu tiên gửi datagram, nó có giá trị từ 0 (gói tin bình thường) đến 7 (gói tin kiểm soát mạng). D (Delay) (1 bit): chỉ độ trễ yêu cầu trong đó D = 0 gói tin có độ trễ bình thường D = 1 gói tin độ trễ thấp T (Throughput) (1 bit): chỉ độ thông lượng yêu cầu sử dụng để truyền gói tin với lựa chọn truyền trên đường thông suất thấp hay đường thông suất cao. T = 0 thông lượng bình thường và T = 1 thông lượng cao R (Reliability) (1 bit): chỉ độ tin cậy yêu cầu R = 0 độ tin cậy bình thường R = 1 độ tin cậy cao Total Length (16 bits): chỉ độ dài toàn bộ gói tin, kể cả phần đầu tính theo đơn vị byte với chiều dài tối đa là 65535 bytes. Hiện nay giới hạn trên là rất lớn nhưng trong tương lai với những mạng Gigabit thì các gói tin có kích thước lớn là cần thiết. Identification (16 bits): cùng với các tham số khác (như Source Address và Destination Address) tham số này dùng để định danh duy nhất cho một datagram trong khoảng thời gian nó vẫn còn trên liên mạng. Flags (3 bits): liên quan đến sự phân đoạn (fragment) các datagram, Các gói tin khi đi trên đường đi có thể bị phân thành nhiều gói tin nhỏ, trong trường hợp bị phân đoạn thì trường Flags được dùng điều khiển phân đoạn và tái lắp ghép bó dữ liệu. Tuỳ theo giá trị của Flags sẽ có ý nghĩa là gói tin sẽ không phân đoạn, có thể phân đoạn hay là gói tin phân đoạn cuối cùng. Trường Fragment Offset cho biết vị trí dữ liệu thuộc phân đoạn tương ứng với đoạn bắt đầu của gói dữ liệu gốc. Ý nghĩa cụ thể của trường Flags là: bit 0: reserved - chưa sử dụng, luôn lấy giá trị 0. bit 1: (DF) = 0 (May Fragment) = 1 (Don't Fragment) bit 2: (MF) = 0 (Last Fragment) = 1 (More Fragments) Fragment Offset (13 bits): chỉ vị trí của đoạn (fragment) ở trong datagram tính theo đơn vị 8 bytes, có nghĩa là phần dữ liệu mỗi gói tin (trừ gói tin cuối cùng) phải 197
  20. Chương 8: Mạng máy tính chứa một vùng dữ liệu có độ dài là bội số của 8 bytes. Điều này có ý nghĩa là phải nhân giá trị của Fragment offset với 8 để tính ra độ lệch byte. Time to Live (8 bits): qui định thời gian tồn tại (tính bằng giây) của gói tin trong mạng để tránh tình trạng một gói tin bị quẩn trên mạng. Thời gian này được cho bởi trạm gửi và được giảm đi (thường qui ước là 1 đơn vị) khi datagram đi qua mỗi router của liên mạng. Thời lượng này giảm xuống tại mỗi router với mục đích giới hạn thời gian tồn tại của các gói tin và kết thúc những lần lặp lại vô hạn trên mạng. Sau đây là 1 số điều cần lưu ý về trường Time To Live: Nút trung gian của mạng không được gởi 1gói tin mà trường này có giá trị= 0. Một giao thức có thể ấn định Time To Live để thực hiện cuộc ra tìm tài nguyên trên mạng trong phạm vi mở rộng. Một giá trị cố định tối thiểu phải đủ lớn cho mạng hoạt động tốt. Protocol (8 bits): chỉ giao thức tầng trên kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu ở trạm đích (hiện tại thường là TCP hoặc UDP được cài đặt trên IP). Ví dụ: TCP có giá trị trường Protocol là 6, UDP có giá trị trường Protocol là 17 Header Checksum (16 bits): Mã kiểm soát lỗi của header gói tin IP. Source Address (32 bits): Địa chỉ của máy nguồn. Destination Address (32 bits): địa chỉ của máy đích Options (độ dài thay đổi): khai báo các lựa chọn do người gửi yêu cầu (tuỳ theo từng chương trình). Padding (độ dài thay đổi): Vùng đệm, được dùng để đảm bảo cho phần header luôn kết thúc ở một mốc 32 bits. Data (độ dài thay đổi): Trên một mạng cục bộ như vậy, hai trạm chỉ có thể liên lạc với nhau nếu chúng biết địa chỉ vật lý của nhau. Như vậy vấn đề đặt ra là phải thực hiện ánh xạ giữa địa chỉ IP (32 bits) và địa chỉ vật lý (48 bits) của một trạm. b. Giao thức TCP ( Tại lớp chuyển tải - Transport Layer) TCP (Transmission Control Protocol) là một giao thức “có liên kết” (connection - oriented), nghĩa là cần thiết lập liên kết (logic), giữa một cặp thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ liệu với nhau. TCP cung cấp khả năng truyền dữ liệu một cách an toàn giữa các máy trạm trong hệ thống các mạng. Nó cung cấp thêm các chức năng nhằm kiểm tra tính chính xác của dữ liệu khi đến và bao gồm cả việc gửi lại dữ liệu khi có lỗi xảy ra. 198
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0